ES2243963T3 - Lamina de capas multiples elastica blanda y su utilizacion. - Google Patents
Lamina de capas multiples elastica blanda y su utilizacion.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION TRATA DE UNA PELICULA MULTICAPA CON AL MENOS UNA CAPA, FORMADA BASICAMENTE POR POLIURETANOS TERMOPLASTICOS, Y AL MENOS OTRA CAPA FORMADA POR UN AGENTE ADHERENTE DE POLIMERO BASADO EN UNA OLEFINA, QUE CONTIENE ANHIDRIDO DE ACIDO MALEICO EN CALIDAD DE COMPONENTE DE LA FORMULA Y CUYA TEMPERATURA DE PUNTO DE ABLANDAMIENTO DE VICAT, MEDIDA SEGUN ASTM, ES INFERIOR A 60
Description
Lámina de capas múltiples elástica blanda y su
utilización.
Esta invención se refiere a láminas
termoplásticas elásticas de al menos dos capas, que están
constituidas por al menos una capa de poliuretano termoplástico y al
menos por otra capa, que se forma a partir de un adhesivo con una
temperatura de reblandecimiento Vicat reducida.
La combinación de polímero de uretano y adhesivo
da como resultado una lámina elástica blanda con alto perfil de
propiedades mecánicas y con un efecto muy bueno de bloqueo del
valor de agua.
Para la fabricación de recipientes flexibles o de
medios líquidos, como por ejemplo lechos de agua, se necesitan
láminas elásticas blandas con buenas propiedades mecánicas. Se sabe
que tales aplicaciones se pueden satisfacer con láminas de PVC
blando. En virtud de las propiedades específicas del PVC es
necesario en este caso un empleo relativamente alto de
material.
Las láminas de una capa de poliuretanos
termoplástico (TPU), por procedimientos para su fabricación así como
su utilización se conocen a partir del estado de la técnica, por
ejemplo, a partir de los documentos EP 0 308 683, EP 0 526 858, EP 0
571 868 o EL 0 603 680. Las estructuras descritas en estas
publicaciones se pueden integrar como capa o capas de elevado punto
de fusión en láminas Dublo o ya han sido integradas en las láminas
Dublo conocidas según su técnica. De la misma manera, la fabricación
de láminas TPU, empleando polímeros esencialmente incompatibles como
medios de mateado en los elastómeros TPU, se describen en el
documento DE 41 26 499.
Se conoce, además, que a través de la adición de
una resina de bajo peso molecular con un carácter no ceroso, tanto
de tipo natural como también de tipo sintético, se puede conseguir
una mejora clara con respecto a las propiedades adhesivas de un
homopolímero, copolímero o terpolímero. Tales resinas se describen,
por ejemplo, en Ullmanns Encyclopädie del technischen Chemie, Vol.
12, 4º edición, Verlag Chemie, Weinheim 1976, páginas 525 - 444.
Tales resinas tienen habitualmente una masa molecular media por
debajo de 2000 g/mol. Las resinas, tanto las resinas sólidas a
temperatura ambiente como también las resinas líquidas son
habitualmente no cristalinas y, por lo tanto, no posee un punto de
fundición nítido. En cambio, los materiales que se comprenden bajo
el concepto de resinas de bajo peso molecular, presentan una
temperatura de reblandecimiento que se puede determinar de acuerdo
con el método de bola y el método de anillo según la Norma ASTM
E-28 o bien la Norma DIN 1995. Estas resinas pueden
reducir la viscosidad de la fundición, de manera que se puede
producir una igualación clara de la homogeneidad de la fundición.
Condicionado por la mejora de la capacidad de fluencia, cuando se
añaden resinas de bajo peso molecular, las laminas con capas
exteriores de copolímeros o terpolímeros de todos modos ya blandos,
poseen el inconveniente de que presentan superficies muy lisas, que
proporcionan de esta manera a las láminas un carácter de
bloqueo.
Por lo tanto, se plantea el cometido de preparar
una lámina elástica blanda con un perfil de propiedades mecánicas,
que es superior al del PVC blando, combinado con una alta
impermeabilidad al vapor de agua. Para la reducción al mínimo de los
costes que se producen durante la fabricación, la combinación de
las propiedades debería realizarse, a ser posible, en un proceso de
una fase.
Según la invención, se consigue la preparación de
una lámina que cumple los requerimientos mencionados, que se
caracteriza porque la lámina está constituida por al menos dos
capas (ver la figura 1), donde al menos una capa está formada por un
poliuretano termoplástico (1). La lámina se constituye, además, por
al menos otra capa (2), que se forma por un adhesivo de polímero a
base de olefina, que contiene anhídrido del ácido maleico como
componente de la receta y cuya temperatura de reblandecimiento
Vicat, medida según la Norma ASTM D 1525, es menor que 60ºC. La
lámina presenta un espesor total entre 50 \mum y 600 \mum,
estando el espesor de la(s) capa(s) de poliuretanos
termoplásticos entre 20 \mum y 400 \mum y el espesor de la capa
de adhesivo está entre 10 \mum y 200 \mum. La asociación de
capas corresponde a la figura 1 adjunta de la lámina de capas
múltiples según la invención.
Según la invención, se prefieren adhesivos en la
capa (2), que se caracterizan porque el intervalo de
reblandecimiento Vicat del componente adhesivo, medido según la
Norma ASTM D 1525, está a temperaturas menores que 50ºC.
Para la fabricación de la capa de adhesivo (2)
son adecuados con preferencia también copolimerizados del etileno
con anhídrido del ácido maleico y ésteres de alcoholes
\alpha,\beta-insaturados sencillos o ácidos
carboxílicos. Éstos son especialmente copolimerizados de etileno y
ésteres de ácido acrílico, ésteres de ácido metacrílico o acetato
de vinilo.
En una forma de realización especialmente
preferida se emplean en la capa (2) componentes adhesivos, que se
caracterizan porque están constituidos al menos por los comonómeros
de etileno y anhídrido del ácido maleico, donde el porcentaje del
anhídrido del ácido maleico en la masa total de la substancia
empleada para la fabricación de láminas es menor que 6% en
peso.
Para la realización de la temperatura de
reblandecimiento Vicat baja se emplean según la invención
componentes con preferencia adhesivos, que contienen resinas de
bajo peso molecular, que se pueden extraer con cloroformo, como
componentes de receta.
En este caso, se prefieren resinas de bajo peso
molecular que se pueden extraer con cloroformo, que mejoran las
propiedades adhesivas del componente adhesivo de tal manera que
resulta una unión por adherencia muy buena. Además, a través de la
adición de la resina se modifica el comportamiento de las fases del
componente adhesivo. La temperatura de reblandecimiento se reduce
y, por lo tanto, se mejora la elasticidad y la flexibilidad.
Las resinas de bajo peso molecular adecuadas
según la invención pueden proceder, por ejemplo, de las clases de
substancias de las resinas naturales, es decir, por ejemplo,
asfaltita, bálsamos, bálsamos de pino, resinas recientes, resinas
fósiles, colofonio, derivados de colofonio o goma laca y/o de las
resinas sintéticas, como, por ejemplo, resinas de hidrocarburos
alifáticos o aromáticos, resinas de hidrocarburos total o
parcialmente hidrogenados, resinas de hidrocarburos modificadas,
resinas de indeno cumarona, resinas de furano, resinas de cetona,
pero también resinas de poliamida. Las resinas de bajo peso
molecular se ofrecen, por ejemplo, bajo los nombres comerciales
Escorez® o Fural® en el mercado.
Se prefieren resinas, cuyo punto de
reblandecimiento es menor que 100ºC, medido según las Normas ASTM
E-28 o bien DIN 1995 con bola y anillo.
Los adhesivos adecuados según la invención se
pueden basar también en polimerizados de etileno del tipo de cera
modificados con ácido maleico. A tal fin, se polimeriza etileno en
presencia de hidrógeno, a continuación se oxida y se modifica con
ácido maleico. Tales ceras se caracterizan entonces por un intervalo
de reblandecimiento menor que 150ºC, medido según las Normas ASTM
E-28 o bien DIN 1995 con bola y anillo.
La capa (1) de la lámina de capas múltiples según
la invención se forma por al menos un elastómero de poliuretano
termoplástico, con preferencia por un elastómero de poliuretano
termoplástico predominantemente lineal, cuyo componente diol de
cadena más larga es un poliéster o poliéter, y que presenta una
dureza Shore con preferencia entre 75 - 95 A, de una manera
especialmente preferida entre 85 y 95 A, determinada según la norma
DIN 53 505.
Los poliuretanos termoplásticos adecuados se
pueden obtener, por ejemplo, bajo los nombres comerciales
Desmo-
pan®, Elastollan®, Estane®, Morthane® o Texin®.
pan®, Elastollan®, Estane®, Morthane® o Texin®.
Una forma de realización adecuada de las láminas
según la invención contiene en la capa (1) formada a partir de
poliuretano termoplástico, adicionalmente aditivos usuales del
grupo que comprende:
I. Agentes antibloqueo, distanciadores
inorgánicos u orgánicos,
II. Agentes lubricantes o de desmoldeo,
III. Pigmentos o substancias de relleno y
IV. Estabilizadores.
El porcentaje de los aditivos I a IV está en la
suma con preferencia entre 0% y 30%.
Los aditivos habituales, que pueden estar
contenidos en las láminas según la invención, se describen, por
ejemplo, por Gächter y Müller en:
Kunststoff-Additive, Carl Hanser Verlag Munich, 3ª
edición (1989).
Una estructura de al menos tres capas de la
lámina de capas múltiples (ver la figura 2) se caracteriza porque
la capa (2), que contiene el adhesivo, está al menos entre dos
capas (2) constituidas por poliuretano termoplástico, y representa
una forma de realización especialmente preferida de la lámina según
la invención.
Para la fabricación de la lamina de capas
múltiples según la invención son especialmente adecuados los
procedimientos de transformación térmica usuales para el
procesamiento de plásticos para formar figuras superficiales de
varias capas. Aquí habría que nombrar la fabricación por
coextrusión, que se realiza con preferencia según el procedimiento
de soplado de láminas. En virtud de la unión por adhesión mejorada
alcanzable, la coextrusión es especialmente preferida entre los
procedimientos de fabricación adecuados de figuras superficiales
termoplásticas de varias capas.
Las láminas según la invención se pueden
modificar con los métodos de tratamiento físicos y químicos
conocidos, como por ejemplo tratamiento en corona por uno o por
ambos lados en sus propiedades superficiales.
La lámina según la invención es adecuada para la
fabricación de cuerpos de relleno, donde el producto de relleno
puede ser tanto de naturaleza líquida como también gaseosa.
Especialmente adecuados son tales cuerpos de relleno para el
alojamiento de agua. La fabricación de los cuerpos de relleno se
llena a cabo empleando procedimientos de unión usuales, como por
ejemplo soldadura a alta frecuencia.
Especialmente preferido según la invención es el
empleo de la lámina para la fabricación de lechos de agua o de
cojines de calor y frío.
Las láminas descritas en el marco de los
siguientes ejemplos y ejemplos comparativos han sido fabricadas a
través de coextrusión de soplado de láminas. Las herramientas de
tornillos sin fin, que son adecuadas para la disgregación de
resinas termoplásticas, se describen en su estructura, por ejemplo,
por Wortberg, Mahlke y Effen en: Kunststoffe, 84 (1994)
1131-1138, por Pearson en: Mechanics of Polymer
Processing, Elsevier Publishers, Nueva York, 1985 y por la Fa.
Davis-Standard en: Papel, Film & Foil Converter
64 (1990), páginas 84 - 90. Los útiles para el moldeo de la colada
para formar láminas se explican, entre otros, por Michaeli en:
Extrusions-Werkzeuge, Hanser Verlag, Munich
1991.
1991.
Con la ayuda de un útil de soplado de láminas de
dos capas se fabricó una lámina, cuya capa (1) estaba formada a
partir de un TPU de éter de la dureza Shore A 87, medida según la
norma DIN 53 505, que corresponde a una dureza de 36
Dore-D. A esta capa de 50 \mum de espesor se
añadieron, como aditivos, 4% de distanciadores y 1% de ceras. Todos
los componentes empleados para esta capa se fundieron en común en
una extrusionadora.
La capa de 50 \mum se fabricó a partir de un
componente adhesivo. Como componente adhesivo se utilizó un
copolimerizado de etileno y anhídrido del ácido maleico con un
porcentaje de anhídrido de ácido maleico menor que 5% en peso. La
MFI estaba entre 3,3 y 35 g /10 min., medido según la norma DIN 53
735 a 190ºC y con una carga de ensayo de 2,16 kg. La densidad
estaba en 0,88 g/cm^{3}. En virtud de la presencia de un
componente de la receta que se puede extraer con cloroformo a partir
de resina de hidrocarburo de bajo peso molecular, la temperatura de
reblandecimiento Vicat del adhesivo utilizado era menor que 40ºC,
medida según ASTM D 1525. La dureza de este componente, utilizado
para la formación de la capa adhesiva era aproximadamente 67 Shore
A, medida según DIN 53 505, que corresponde aproximadamente a 15
Shore-D.
Las instalaciones de extrusión funcionaron con
temperaturas entre 160ºC y 200ºC. Las dos corrientes de colada se
superpusieron en un cabezal de soplado de láminas de dos capas con
una temperatura de reblandecimiento de 195ºC y se descargaron a
través de una tobera de ranura anular con un diámetro de 130 mm. A
través del soplado con aire se refrigeró la banderola de fusión en
forma de anillo, a continuación se aplanó, se separó y se
arrolló.
Con la ayuda de un útil de soplado de láminas de
tres capas se fabricó la lámina, cuya capa adhesiva (2) de 100
\mum estaba cubierta por los dos lados por medio de una capa (1)
respectiva de 50 \mum de poliuretano termoplástico. Las materias
primas utilizadas para la capa adhesiva (2) y para las capas (1) de
poliuretano termoplástico se seleccionaron de una manera similar al
ejemplo 1.
Las instalaciones de extrusión se activaron con
temperaturas entre 160ºC y 200ºC. Las tres corrientes de fundición
se superpusieron en un cabezal de soplado de láminas de tres capas
con una temperatura de procesamiento de 195ºC y se descargaron a
través de una tobera de ranura anular con un diámetro de 130 mm. A
través del soplado con aire se refrigeró la banderola de fusión en
forma de anillo, a continuación se aplanó, se separó y se
arrolló.
Se fabricó una lámina de tres capas de una manera
similar a la estructura descrita en el Ejemplo 2.
El componente adhesivo tenía una MFI de 1,3 g/10
min., medido según la norma DIN 53 735 a 190ºC y con una carga de
ensayo de 2,16 kg. Este componente adhesivo fue sintetizado a
partir de los monómeros etileno, acetato de vinilo y anhídrido del
ácido maleico. Su punto de fusión era 70ºC, la temperatura de
reblandecimiento Vicat, medida según la norma ASTM D 1525 era 52ºC.
Su densidad era 0,93 g/cm^{3}.
Ejemplo comparativo
1
Se fabricó una lámina de tres capas de una manera
similar a la estructura descrita en el Ejemplo 2.
Como TPU se empleó la misma mezcla que en el
Ejemplo 1.
La capa adhesiva (2) se formó a partir de un
copolímero de etileno con 19% en peso de comonómero. Como
comonómeros se emplearon acrilato de butilo y anhídrido del ácido
maleico. La MFI del adhesivo era 5,0 g/10 min., medida según la
norma DIN 53 735 a 190ºC y con una carga de ensayo de 2,16 kg. El
punto de fusión era 95ºC, el punto de reblandecimiento Vicat era
63ºC, medido según la norma ASTM D 1524 y la densidad esta 0,94
g/cm^{3}.
La unión adhesiva así como la permeabilidad al
vapor de agua se verificaron en los patrones fabricados en el marco
de los ejemplos y de los ejemplos comparativos. La unión adhesiva
se determinó según la norma DIN 53 357, Procedimiento B. En este
caso, por unión adhesiva se entiende el valor máximo de la fuerza
que es necesaria para separar con efecto de disociación la lámina a
verificar de una tira de ensayo de 15 mm de anchura sobre una
longitud de 10 mm bajo un ángulo de separación de 90º. La velocidad
de extracción es en este caso 100 mm/min. La permeabilidad al vapor
de agua se determinó según la norma DIN 53122 a 23ºC y 85% de
humedad relativa.
En la Tabla siguiente se reproducen los datos
característicos de las láminas fabricadas en el marco de los
ejemplos y ejemplos comparativos. Éstos muestran claramente que las
láminas según la invención descritas en los ejemplos son ventajosas
en comparación con la lámina representada en el marco del ejemplo
comparativo.
A partir de la Tabla 1 se puede reconocer
claramente que las estructuras de láminas de varias capas según la
invención representadas en los ejemplos, utilizando adhesivos con
temperaturas de reblandecimiento Vicat bajas, que son menores que
60ºC según la invención, son superiores a la estructura igualmente
de varias capas presentadas en el ejemplo comparativo, con respecto
a la unión adhesiva significativa. La lámina fabricada en el marco
del ejemplo comparativo se fabricó utilizando un adhesivo con una
temperatura de reblandecimiento más elevada.
La Tabla 1 muestra, además, que la acción de
bloqueo del vapor de agua del adhesivo es efectiva al máximo en las
formas de realización especialmente preferidas de las láminas de
capas múltiples, en las que la temperatura de reblandecimiento
Vicat del adhesivo utilizado es menor que 50ºC.
Propiedad | Método de | Unidad | Ejemplo | Ejemplo | Ejemplo | Ejemplo |
determinación | 1 | 2 | 3 | comparativo 1 | ||
Unión adhesiva | DIN 53 357 | N/15 mm | >10 | >10 | 8,2 | 0,3 |
\begin{minipage}[t]{31mm} Permeabilidad al vapor de agua *\end{minipage} | DIN 53 122 | g/m^{2} \cdot d | 7 | 6 | 16 | 14 |
\begin{minipage}[t]{31mm} Punto de reblandecimiento Vicat del componente adhesivo\end{minipage} | ASTM D 1525 | ºC | < 40 | < 40 | 52 | 63 |
* Convertida a un espesor de lámina de 200 \mum. |
Claims (12)
1. Lámina de capas múltiples con al menos una
capa, que se forma esencialmente por poliuretano termoplástico, y
con al menos otra capa, que se forma por un adhesivo de polímero a
base de olefina, que contiene anhídrido del ácido maleico como
componente de la receta y cuya temperatura de reblandecimiento
Vicat, medida según la norma ASTM D 1525, es menor que 60ºC y la
lámina tiene un espesor total entre 50 \mum y 600 \mum, donde
el espesor de la(s)
capa(s) de poliuretano termoplástico está entre 20 \mum y 400 \mum, estando la densidad de la capa de adhesivo entre
10 \mum y 200 \mum
capa(s) de poliuretano termoplástico está entre 20 \mum y 400 \mum, estando la densidad de la capa de adhesivo entre
10 \mum y 200 \mum
2. Lámina según la reivindicación 1,
caracterizada porque la capa de adhesivo se cubre por ambos
lados al menos a través de una capa de poliuretano
termoplástico.
3. Lámina según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque el intervalo de reblandecimiento Vicat
del componente adhesivo, medido según ASTM D 1525, está a
temperaturas menores que 50ºC.
4. Lámina según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el porcentaje
del anhídrido de ácido maleico, utilizado como componente de la
receta para la síntesis de la substancia adhesiva, en la masa total
de la substancia adhesiva empleada para la fabricación de las
láminas es menor que 6% en peso.
5. Lámina según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque los materiales empleados
como adhesivos contienen resinas de bajo peso molecular que se
pueden extraer con cloroformo como componentes adhesivos.
6. Lámina según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque las capas formadas por
poliuretano termoplástico están provistas con aditivos habituales
del grupo que comprende:
I. Agentes antibloqueo, distanciadores
inorgánicos u orgánicos,
II. Agentes lubricantes o de desmoldeo,
III. Pigmentos o substancias de relleno y
IV. Estabilizadores,
estando el porcentaje de los
aditivos I a IV en la suma con preferencia entre 0% y
30%.
7. Lámina según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque ha sido fabricada por medio
de un procedimiento de coextrusión.
8. Lámina según la reivindicación 7,
caracterizada porque ha sido fabricada a través de
coextrusión de soplado de láminas.
9. Lámina según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque al menos una de las capas
exteriores ha sido sometida a un tratamiento superficial físico y/o
químico.
10. Utilización de una lámina según una de las
reivindicaciones anteriores, para la fabricación de cuerpos de
relleno.
11. Utilización según la reivindicación 10,
caracterizada porque la lámina es procesada por medio de
procedimientos de unión habituales para formar un cuerpo de relleno
cerrado.
12. Utilización según la reivindicación 10 u 11,
caracterizada porque los cuerpos de relleno son lechos de
agua o cojines de calor y frío.
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